JP2018058081A - Spot shape detection method of pulse laser beam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パルスレーザー光線の照射によってウェーハに形成されたレーザースポットの形状を検出するパルスレーザー光線のスポット形状検出方法に関する。 The present invention relates to a spot shape detection method for a pulse laser beam, which detects the shape of a laser spot formed on a wafer by irradiation with a pulse laser beam.
半導体デバイス製造工程において、略円板形状である半導体ウェーハの表面に格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスが形成される。半導体ウェーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウェーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射することにより破断の起点となるレーザー加工溝を形成し、この破断の起点となるレーザー加工溝が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与することにより割断する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are defined by division lines formed in a lattice shape on the surface of a substantially disc-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs and LSIs are formed in the partitioned regions. . As a method of dividing the semiconductor wafer along the planned dividing line, a laser-processed groove serving as a starting point of breakage is formed by irradiating the wafer with a pulsed laser beam having a wavelength that absorbs the wafer along the planned dividing line. There has been proposed a method of cleaving by applying an external force along a planned dividing line in which a laser processing groove that is a starting point of fracture is formed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1において、レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、発振器が発振したレーザー光線を集光してウェーハに照射する集光器と、発振器と集光器との間に配設されて発振器が発振したレーザー光線を伝送する光学系とを備えている。 In Patent Document 1, a laser beam irradiation means for irradiating a laser beam includes an oscillator that oscillates a laser beam, a condenser that collects the laser beam oscillated by the oscillator and irradiates the wafer, and an oscillator and a condenser. And an optical system for transmitting a laser beam oscillated by an oscillator.
上記レーザー光線照射手段では、集光器や光学系にてレーザー光線が通過するレンズ等にデブリ等の不純物が付着する場合がある。この場合、付着した不純物の影響でレンズ等が膨張し、集光スポット形状が必ずしも円形等の意図した形状に集光されるとは限らなくなる。この結果、レーザー光線の集光スポット形状に歪みが生じてしまい所望の加工が施せなくなる。そこで、加工した集光スポット形状を確認する方法として、オペレータが顕微鏡等を用いて目視する方法が考えられる。 In the laser beam irradiation means, impurities such as debris may adhere to a lens or the like through which the laser beam passes by a condenser or an optical system. In this case, the lens or the like expands due to the attached impurities, and the condensed spot shape is not necessarily condensed into an intended shape such as a circle. As a result, the condensing spot shape of the laser beam is distorted and the desired processing cannot be performed. Therefore, as a method for confirming the processed focused spot shape, a method in which an operator visually checks using a microscope or the like can be considered.
ところが、上述のようなオペレータによる目視では、オペレータの熟練度等に応じて精度が不安定になり、また、確認作業に要する時間も長くなる、という問題がある。 However, the visual observation by the operator as described above has a problem that the accuracy becomes unstable according to the skill level of the operator and the time required for the confirmation work becomes long.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、レーザースポット形状を容易に判定することができるパルスレーザー光線のスポット形状検出方法を提供することを目的の1つとする。 This invention is made | formed in view of this point, and makes it one of the objectives to provide the spot shape detection method of the pulse laser beam which can determine a laser spot shape easily.
本発明の一態様のパルスレーザー光線のスポット形状検出方法は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、保持手段とレーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、保持手段に保持された被加工物の上面を撮像する撮像手段と、制御手段と、を具備し、レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、レーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を集光して保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、レーザー光線発振手段と集光器との間に配設されレーザー光線発振手段が発振したレーザー光線を伝送する光学系とを具備しているレーザー加工装置において、レーザー光線発振手段によって発振されたパルスレーザー光線のスポット形状を検出するパルスレーザー光線のスポット形状検出方法であって、保持手段上に検査用ウェーハを載置する検査用ウェーハ載置ステップと、検査用ウェーハ載置ステップを実施した後に、検査用ウェーハ上面に集光点を位置づけて検査用ウェーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射して隣接するレーザースポット間に隙間を介在させて連続して照射し、複数のレーザースポットを形成するレーザースポット形成ステップと、レーザースポット形成ステップを実施した後に、撮像手段によりレーザースポットを撮像し、制御手段により撮像したレーザースポット画像からレーザースポットの輪郭を抽出し、予め記憶手段に記憶されている理想のレーザースポット形状の輪郭との類似度を算出し、類似度がしきい値を下回る場合に、レーザースポット形状は適正でないと判定する判定ステップと、判定ステップでレーザースポット形状が適正でないと判定された場合に、その旨を報知する報知ステップと、から構成されることを特徴とする。 The pulse laser beam spot shape detection method according to one aspect of the present invention includes a holding unit that holds a workpiece, a laser beam irradiation unit that irradiates a workpiece held on the holding unit with a laser beam, a holding unit, and a laser beam irradiation unit. A processing feed means for relatively moving in the processing feed direction, an imaging means for imaging the upper surface of the workpiece held by the holding means, and a control means. A laser beam oscillating means for oscillating, a condenser for condensing the pulse laser beam oscillated by the laser beam oscillating means and irradiating the workpiece held by the holding means, and disposed between the laser beam oscillating means and the condenser In a laser processing apparatus comprising an optical system for transmitting a laser beam oscillated by a laser beam oscillation means, A pulse laser beam spot shape detection method for detecting a spot shape of a pulse laser beam oscillated by a means, comprising: an inspection wafer mounting step for mounting an inspection wafer on a holding means; and an inspection wafer mounting step. After the implementation, the focusing point is positioned on the upper surface of the inspection wafer and irradiated with a pulsed laser beam having a wavelength that is absorptive with respect to the inspection wafer and continuously irradiated with a gap between adjacent laser spots, After performing the laser spot forming step for forming a plurality of laser spots and the laser spot forming step, the laser spot is imaged by the imaging means, and the outline of the laser spot is extracted from the laser spot image taken by the control means and stored in advance. The ideal laser spot stored in the instrument When the similarity with the contour of the shape is calculated and the similarity is below the threshold, the determination step determines that the laser spot shape is not appropriate, and the determination step determines that the laser spot shape is not appropriate And an informing step for informing that effect.
この方法によれば、撮像手段でレーザースポットを撮像し、制御手段で撮像した画像に基づきレーザースポットが適正でないと判定できるので、オペレータによる確認作業をなくすことができる。これにより、オペレータが変わることで精度が変わるようなことがなくなり、レーザースポットを安定して容易に判定することができる。また、オペレータの目視に比べて判定に要する処理時間を短縮することができ、検出の効率化を図ることができる。 According to this method, since the laser spot is imaged by the imaging unit and it can be determined that the laser spot is not appropriate based on the image captured by the control unit, it is possible to eliminate the confirmation work by the operator. As a result, the accuracy does not change as the operator changes, and the laser spot can be determined stably and easily. Further, the processing time required for the determination can be shortened compared with the visual observation by the operator, and the detection efficiency can be improved.
また、上記パルスレーザー光線のスポット形状検出方法では、レーザースポット形成ステップにおいて、光学系又は集光器に不純物が付着している場合にパルスレーザー光線が光学系及び集光器を通過するとパルスレーザー光線の通過経路の部材が発熱し膨張が生じる所定時間経過後に、検査用ウェーハ上にレーザースポットを形成するとよい。 Further, in the spot shape detection method of the pulse laser beam, in the laser spot forming step, if the pulse laser beam passes through the optical system and the collector when impurities are attached to the optical system or the collector, the passage path of the pulse laser beam A laser spot may be formed on the inspection wafer after elapse of a predetermined time when the member generates heat and causes expansion.
本発明によれば、制御手段で撮像した画像に基づきレーザースポットが適正でないと判定できるので、レーザースポット形状を容易に判定することができる。 According to the present invention, since it can be determined that the laser spot is not appropriate based on the image captured by the control means, the laser spot shape can be easily determined.
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るパルスレーザー光線のスポット形状検出方法ついて説明する。図1は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。なお、本実施の形態に係るパルスレーザー光線のスポット形状検出方法で用いられるレーザー加工装置は、図1に示す構成に限定されるものでなく、本実施の形態と同様にウェーハを加工可能であれば、どのような加工装置でもよい。 Hereinafter, a spot shape detection method for a pulse laser beam according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a laser processing apparatus according to the present embodiment. The laser processing apparatus used in the pulse laser beam spot shape detection method according to the present embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. 1, as long as the wafer can be processed as in the present embodiment. Any processing device may be used.
図1に示すように、レーザー加工装置1は、基台2上のチャックテーブル(保持手段)3に保持された円板状のウェーハ(被加工物)Wを、チャックテーブル3の上方に設けられたレーザー光線照射手段4により加工するように構成されている。ウェーハWは、表面に格子状に形成された複数のストリートSTによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスDが形成されている。ウェーハWの裏面には、合成樹脂シートからなる保護テープTが貼着され、保護テープTを介して環状のフレームFにウェーハWが装着されている。なお、ウェーハWは、後述のようにパルスレーザー光線によってレーザースポットが形成される限りにおいて、種々のものが採用できる。例えば、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板にIC、LSI等の半導体デバイスが形成された半導体ウェーハでもよいし、サファイア、炭化ケイ素等の無機材料基板にLED等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。
As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 is provided with a disk-shaped wafer (workpiece) W held on a chuck table (holding means) 3 on a
チャックテーブル3の表面には、ポーラスセラミック材によりウェーハWを裏面側から吸引保持する保持面3aが形成されている。保持面3aは、チャックテーブル3内の流路を通じて吸引源(不図示)に接続されている。チャックテーブル3は、円盤形状を有し、図示しない回転手段によって円盤中心を軸に回転可能に設けられている。チャックテーブル3の周囲には、支持アームを介して一対のクランプ部9が設けられている。各クランプ部9がエアアクチュエータにより駆動されることで、半導体ウェーハWの周囲のフレームFがX軸方向両側から挟持固定される。 On the surface of the chuck table 3, a holding surface 3 a that sucks and holds the wafer W from the back side is formed of a porous ceramic material. The holding surface 3 a is connected to a suction source (not shown) through a flow path in the chuck table 3. The chuck table 3 has a disk shape, and is provided so as to be rotatable about a disk center by a rotating means (not shown). A pair of clamp portions 9 are provided around the chuck table 3 via support arms. Each clamp portion 9 is driven by an air actuator, whereby the frame F around the semiconductor wafer W is clamped and fixed from both sides in the X-axis direction.
チャックテーブル3の下方には、円筒部材10によって支持されたカバー11が設けられている。円筒部材10は、割り出し送り手段13の上方に設置されている。割り出し送り手段13は、Y軸方向に平行な一対のガイドレール14及びボールネジ15と、一対のガイドレール14にスライド可能に設置されたY軸テーブル16とを有している。Y軸テーブル16の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ15が螺合されている。そして、ボールネジ15の一端部に連結された駆動モータ17が回転駆動されることで、Y軸テーブル16がガイドレール14に沿って割り出し送り方向(Y軸方向)に移動される。
A
割り出し送り手段13は、加工送り手段20を構成するX軸テーブル21上に設けられている。加工送り手段20は、基台2上に配置されたX軸方向に平行な一対のガイドレール22及びボールネジ23を更に含み、一対のガイドレール22にX軸テーブル21がスライド可能に設置されている。X軸テーブル21の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ23が螺合されている。そして、ボールネジ23の一端部に連結された駆動モータ24が回転駆動されることで、X軸テーブル21がガイドレール22に沿って加工送り方向(X軸方向)に移動される。
The index feed means 13 is provided on an X-axis table 21 that constitutes the machining feed means 20. The processing feed means 20 further includes a pair of
レーザー光線照射手段4は、支持機構27によってチャックテーブル3の上方でY軸方向及びZ軸方向に移動可能に設けられる。支持機構27は、基台2上に配置されたY軸方向に平行な一対のガイドレール28と、一対のガイドレール28にスライド可能に設置されたモータ駆動のY軸テーブル29とを有している。Y軸テーブル29は上面視矩形状に形成されており、そのX軸方向における一端部には側壁部30が立設している。
The laser beam irradiation means 4 is provided so as to be movable in the Y axis direction and the Z axis direction above the chuck table 3 by the
また、支持機構27は、側壁部30の壁面に設置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール32(1つのみ図示)と、一対のガイドレール32にスライド可能に設置されたZ軸テーブル33とを有している。また、Y軸テーブル29、Z軸テーブル33の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ34,35が螺合されている。そして、ボールネジ34、35の一端部に連結された駆動モータ36、37が回転駆動されることで、レーザー光線照射手段4がガイドレール28、32に沿ってY軸方向及びZ軸方向に移動される。
The
レーザー光線照射手段4は、Z軸テーブル33に片持ち支持された円筒形状のケーシング40と、ケーシング40の先端に装着された集光器44とを含んでいる。かかるレーザー光線照射手段4について、図2を参照して以下に説明する。図2は、上記レーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図である。図2に示すように、レーザー光線照射手段4は、図1のケーシング40内に配設されるレーザー光線発振手段42と、レーザー光線発振手段42によって発振されたパルスレーザー光線を伝送する光学系43と、光学系43によって伝送されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル3に保持されたウェーハWに照射する集光器44と、光学系43と集光器44との間に配設されレーザー光線発振手段42によって発振されたパルスレーザー光線の波長をウェーハWの加工に適した短波長に変換する波長変換機構45とを備えている。
The laser beam irradiation means 4 includes a
レーザー光線発振手段42は、例えば波長が1064nmのパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器421と、パルスレーザー光線発振器421が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段422とから構成されている。光学系43は、レーザー光線発振手段42と集光器44との間に配設される。光学系43は、レーザー光線発振手段42から発振されたパルスレーザー光線のビーム径を調整するビーム径調整器431と、レーザー光線発振手段42から発振されたパルスレーザー光線の出力を所定の出力に調整する出力調整手段432とからなっている。レーザー光線発振手段42のパルスレーザー光線発振器421および繰り返し周波数設定手段422、光学系43のビーム径調整器431および出力調整手段432は、後述する制御手段60によって制御される。
The laser beam oscillation means 42 includes, for example, a pulse laser beam oscillator 421 that oscillates a pulse laser beam having a wavelength of 1064 nm, and a repetition frequency setting means 422 that sets a repetition frequency of the pulse laser beam oscillated by the pulse laser beam oscillator 421. The
集光器44は、レーザー光線発振手段42から発振され光学系43によって伝送されるとともに後述する波長変換機構45によって波長変換されたパルスレーザー光線をチャックテーブル3に向けて方向変換する方向変換ミラー441と、方向変換ミラー441によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してウェーハWに照射する集光レンズ442とを備えている。波長変換機構45は、光学系43と集光器44との間に配設される。波長変換機構45では、例えば光学系43を通過した波長1064nmのパルスレーザー光線が、波長532nm或いは266nmのパルスレーザー光線に変換される。
The
図1に戻り、ケーシング40の前端部には、撮像手段50が配設されている。撮像手段50は、顕微鏡によって所定倍率に拡大して投影されたウェーハWの表面領域を撮像可能に設けられている。撮像手段50は、CCDなどの撮像素子(不図示)を備え、撮像素子は、複数の画素で構成されて各画素の受ける光量に応じた電気信号が得られるようになっている。従って、撮像手段50は、ウェーハWの表面を撮像することで、ストリートSTを撮像して検出可能となっている。撮像手段50の撮像画像に基づいて、レーザー光線照射手段4とウェーハWとがアライメントされる。
Returning to FIG. 1, an imaging means 50 is disposed at the front end of the
レーザー加工装置1には、装置各構成要素を統括制御する制御手段60が設けられている。制御手段60は各種処理を実行するプロセッサで構成される。制御手段60には、撮像手段50が検出した信号の他、図示省略した各種検出器からの検出結果が入力される。制御手段60からは、駆動モータ17、24、36、37、レーザー光線発振手段42等に制御信号を出力する。
The laser processing apparatus 1 is provided with a control means 60 that performs overall control of each component of the apparatus. The control means 60 is composed of a processor that executes various processes. In addition to the signal detected by the imaging means 50, detection results from various detectors (not shown) are input to the control means 60. A control signal is output from the control means 60 to the
また、レーザー加工装置1には、各種パラメータやプログラム等を記憶する記憶手段61が設けられている。記憶手段61はメモリによって構成されている。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。記憶手段61には、後述する理想のレーザースポットLS(図3参照)の形状の輪郭についてのデータや、かかる輪郭についての後述する類似度のしきい値等が記憶されている。 Further, the laser processing apparatus 1 is provided with a storage means 61 for storing various parameters, programs, and the like. The storage means 61 is constituted by a memory. The memory is composed of one or a plurality of storage media such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) depending on the application. The storage means 61 stores data on the contour of the shape of an ideal laser spot LS (see FIG. 3) to be described later, a similarity threshold value to be described later on the contour, and the like.
続いて、ウェーハの加工方法について説明する。本実施の形態のレーザー加工装置による加工方法では、ウェーハWのストリートSTに沿って複数のレーザースポットLS(図3参照)を所定間隔毎に形成する。 Next, a wafer processing method will be described. In the processing method using the laser processing apparatus of the present embodiment, a plurality of laser spots LS (see FIG. 3) are formed at predetermined intervals along the street ST of the wafer W.
本実施の形態の加工方法では、先ず、ウェーハ載置ステップが実施される。ウェーハ載置ステップでは、不図示の搬送手段等によって、図1に示すチャックテーブル3に対し、環状のフレームFに保護テープTを介して支持されたウェーハWが載置される。そして、図示しない吸引手段を作動することによりウェーハWが保護テープTを介してチャックテーブル3に吸引保持される。また、フレームFは、クランプ9によって固定される。 In the processing method of the present embodiment, first, a wafer placement step is performed. In the wafer placement step, the wafer W supported on the annular frame F via the protective tape T is placed on the chuck table 3 shown in FIG. Then, by operating a suction means (not shown), the wafer W is sucked and held on the chuck table 3 via the protective tape T. The frame F is fixed by a clamp 9.
ウェーハ載置ステップが実施された後にレーザースポット形成ステップが実施される。レーザースポット形成ステップでは、先ず、加工送り手段20によってチャックテーブル3が撮像手段50の直下に位置付けられ、撮像手段50及び制御手段60によってウェーハWのレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメントが行われる。アライメントでは、レーザー光線照射手段4の集光器44とウェーハWとの位置合わせのため、撮像手段50によって撮像されたウェーハWのストリートSTに対しパターンマッチング等の画像処理が制御手段60にて行われる。
After the wafer placement step is performed, a laser spot forming step is performed. In the laser spot forming step, first, the chuck table 3 is positioned immediately below the
その後、制御手段60での算出結果に基づいてチャックテーブル3の移動、回転が制御され、直交するストリートSTの何れか一方がX軸方向と平行となって伸長するようにウェーハWが位置付けられる。次いで、チャックテーブル3上のウェーハWに対し、レーザー光線照射手段4の集光器44がX軸方向と平行となるストリートSTに位置付けられる。また、集光器44から照射されるパルスレーザー光線の集光点が、チャックテーブル3に保持されたウェーハWの上面に位置付けられる。そして、ウェーハWに対して集光器44から吸収性を有する波長のパルスレーザー光線が照射されながら、加工送り手段20によってチャックテーブル3と集光器44とが加工送り方向となるX軸方向に相対的に移動される。
Thereafter, the movement and rotation of the chuck table 3 are controlled based on the calculation result of the control means 60, and the wafer W is positioned so that any one of the orthogonal streets ST extends in parallel with the X-axis direction. Next, the
これにより、図3に示すように、ウェーハWの上面では、ストリートSTに沿ってパルスレーザー光線の波長に基づくパルスピッチ毎に複数のレーザースポットLSが形成される。言い換えると、パルスレーザー光線の連続照射によって、隣接するレーザースポットLS間に隙間Sが介在された状態として形成される。図3は、レーザースポット形成ステップが実施されたウェーハの部分拡大図である。図3では、レーザースポットLSの形状を角丸四角形状或いは長穴状に形成したが、これに限られるものでなく、円形、楕円形、方形にする等、種々の変更が可能である。 As a result, as shown in FIG. 3, a plurality of laser spots LS are formed on the upper surface of the wafer W for each pulse pitch based on the wavelength of the pulse laser beam along the street ST. In other words, the gap S is formed between adjacent laser spots LS by continuous irradiation with a pulsed laser beam. FIG. 3 is a partially enlarged view of the wafer subjected to the laser spot forming step. In FIG. 3, the shape of the laser spot LS is formed in a rounded square shape or a long hole shape. However, the shape is not limited to this, and various modifications such as a circular shape, an elliptical shape, and a rectangular shape are possible.
対象のストリートSTに沿って複数のレーザースポットLSを形成した後には、パルスレーザー光線の照射が停止され、チャックテーブル3と集光器44とがY軸方向にストリートSTの間隔に対応して相対移動(割り出し送り)される。これにより、集光器44を、対象のストリートSTに隣接するストリートSTに合わせることができる。続いて、隣接するストリートSTに沿って同様に複数のレーザースポットLSが形成される。この動作を繰り返し、X軸方向に伸びる全てのストリートSTに沿ってレーザースポットLSが形成され、その後、チャックテーブル3を回転軸の周りに90°回転させて、Y軸方向に伸びるストリートSTに沿ってレーザースポットLSが形成される。
After forming a plurality of laser spots LS along the target street ST, the irradiation of the pulse laser beam is stopped, and the chuck table 3 and the
次いで、上記のように形成されるレーザースポットLSの形状を検出する検出方法について説明する。かかる検出方法では、上記のウェーハWに代えて検査用ウェーハを用いる。検査用ウェーハとしては、上記と同様にレーザースポットLSが形成できる限りにおいて、製品を製造するために用いるウェーハWと同じものを用いてもよいし、かかるウェーハWと異なる材質(異なる価格)のものを用いてもよい。 Next, a detection method for detecting the shape of the laser spot LS formed as described above will be described. In this detection method, an inspection wafer is used instead of the wafer W. As the inspection wafer, as long as the laser spot LS can be formed in the same manner as described above, the same wafer W used for manufacturing the product may be used, or a different material (different price) from the wafer W. May be used.
本実施の形態におけるレーザースポットLSの形状を検出する検出方法では、上記加工方法に対しウェーハWが検査用ウェーハに変更になり、上記と同様にウェーハ載置ステップが実施された後、レーザースポット形成ステップが実施される。従って、検査用ウェーハとして、図1及び図3のウェーハWの符号に括弧書きにて、符号TSを併記して、ウェーハ載置ステップについての説明は省略する。本実施の形態におけるレーザースポットLSの形状を検出する検出方法は、ウェーハ載置ステップ、レーザースポット形成ステップ、判定ステップ、報知ステップの順に実施される。 In the detection method for detecting the shape of the laser spot LS in the present embodiment, the wafer W is changed to an inspection wafer with respect to the processing method, and after the wafer placement step is performed in the same manner as described above, laser spot formation is performed. Steps are performed. Therefore, as the inspection wafer, the reference numeral TS is also written in parentheses on the reference numeral of the wafer W in FIGS. 1 and 3, and the description of the wafer mounting step is omitted. The detection method for detecting the shape of the laser spot LS in the present embodiment is performed in the order of the wafer placement step, the laser spot formation step, the determination step, and the notification step.
レーザースポットLSの形状を検出する検出方法におけるレーザースポット形成ステップでは、上記加工方法のレーザースポット形成ステップと同様にして検査用ウェーハTS上にレーザースポットLSが形成される。但し、判定ステップで後述するように判定されるレーザースポットLSを形成する場合、以下の条件を満たすことが求められる。その条件は、光学系43または集光器44に不純物が付着していると仮定した場合に、検査用ウェーハTSに対してレーザースポットLSを複数形成した後、パルスレーザー光線が光学系43及び集光器44を通過するとパルスレーザー光線の通過経路の部材(例えば、集光レンズ442等)が発熱して膨張が生じる所定の膨張時間が経過する直前までレーザースポットLSを形成する。つまり、例えば上記膨張時間が経験的に5分であると特定できる場合、複数のレーザースポットLSを形成してから5分が経過する直前まで、判定ステップによる判定用のレーザースポットLSが形成される。このようにレーザースポット形成ステップが実施された後に判定ステップが実施される。
In the laser spot forming step in the detection method for detecting the shape of the laser spot LS, the laser spot LS is formed on the inspection wafer TS in the same manner as the laser spot forming step of the processing method. However, when forming the laser spot LS determined as described later in the determination step, it is required to satisfy the following conditions. The condition is that, when it is assumed that impurities are attached to the
図4は、判定ステップでの処理の流れを示すフロー図である。図4に示すように、判定ステップでは、撮像ステップSP1、抽出ステップSP2、算出ステップSP3、適正診断ステップSP4が実施される。 FIG. 4 is a flowchart showing the flow of processing in the determination step. As shown in FIG. 4, in the determination step, an imaging step SP1, an extraction step SP2, a calculation step SP3, and an appropriate diagnosis step SP4 are performed.
撮像ステップSP1では、撮像手段50の直下に複数のレーザースポットLSが位置付けられ、加工送り方向となるX軸方向の複数箇所にて撮像手段50によりレーザースポットLSが撮像される。撮像箇所としては、レーザースポット形成ステップにおけるパルスレーザー光線の照射開始時、該開始時から照射終了までの中間時、照射が終了する上述した膨張時間が経過する直前等が例示できる。撮像されたレーザースポットLSの画像データは制御手段60に入力される。 In the imaging step SP1, a plurality of laser spots LS are positioned immediately below the imaging means 50, and the laser spots LS are imaged by the imaging means 50 at a plurality of locations in the X-axis direction that is the processing feed direction. Examples of the imaging location include the start of irradiation with a pulsed laser beam in the laser spot forming step, an intermediate time from the start to the end of irradiation, and the time immediately before the above-described expansion time when the irradiation ends. The image data of the imaged laser spot LS is input to the control means 60.
撮像ステップSP1が実施された後、抽出ステップSP2が実施される。抽出ステップSP2では、撮像したレーザースポットLSの画像データから、そのレーザースポットLSの輪郭が抽出される適宜な処理が制御手段60にて実施される。例を挙げると、レーザースポットLSの画像データから、所定のアルゴリズムによってレーザースポットLSの輪郭を線状に抽出する画像処理が実施される。 After the imaging step SP1 is performed, the extraction step SP2 is performed. In the extraction step SP2, an appropriate process for extracting the contour of the laser spot LS from the image data of the captured laser spot LS is performed by the control means 60. For example, image processing for extracting the outline of the laser spot LS in a linear manner from the image data of the laser spot LS by a predetermined algorithm is performed.
抽出ステップSP2が実施された後、算出ステップSP3が実施される。算出ステップSP3が実施される前には、パルスレーザー光線の照射条件等に基づき、レーザースポットLSの形状として理想となる輪郭の基準データが記憶手段61に予め記憶される。算出ステップSP3では、抽出ステップSP2で抽出したレーザースポットLSの画像データと、記憶手段61に記憶された基準データとが制御手段60にて比較され、パターンマッチング等によって基準データに対する画像データの類似度が算出される。類似度は、基準データに対する画像データのずれを表すものであり、ずれが大きくなると類似度が低くなり、ずれが小さい場合には類似度が高くなる。
After the extraction step SP2 is performed, the calculation step SP3 is performed. Prior to the execution of the calculation step SP3, reference data for the contour that is ideal as the shape of the laser spot LS is stored in the storage means 61 in advance based on the irradiation condition of the pulse laser beam. In the calculation step SP3, the image data of the laser spot LS extracted in the extraction step SP2 and the reference data stored in the
算出ステップSP3が実施された後、適正診断ステップSP4が実施される。適正診断ステップSP4が実施される前には、類似度のしきい値が記憶手段61に予め記憶される。しきい値としては、例えば、レーザースポットLSの形状が良好な場合には、レーザースポット形成ステップにおけるパルスレーザー光線の照射開始時と膨張時間経過直前とでほぼ同等の類似度になるので、照射開始時の類似度を基準に予め設けておく。また、レーザースポットLSを起点としてウェーハWを破断する際に、レーザースポットLSが起点として適正に機能し得るときの類似度の値と、適正に機能しないときの類似度の値との間の値より若干高い値を設定することが例示できる。適正診断ステップSP4では、算出ステップSP3にて算出された類似度と、記憶手段61に記憶されたしきい値とが制御手段60にて比較される。類似度がしきい値より高い場合には、レーザースポットLSの形状が適正であると判定され(ステップSP4:Yes)、レーザースポットLSの形状検出が完了して製品用のウェーハWの加工に移行される。一方、類似度がしきい値を下回る場合に、レーザースポットLSの形状は適正でないと判定され(ステップSP4:No)、報知ステップが実施される。
After the calculation step SP3 is performed, the appropriate diagnosis step SP4 is performed. Before the appropriate diagnosis step SP4 is performed, a threshold value of similarity is stored in the
報知ステップでは、上記のようにレーザースポットLSの形状は適正でないと判定された場合に、制御手段60により図示省略したディスプレイ、ランプ、アラーム等が制御され、適正でない旨が報知される。この報知のタイミングにおいて、作業者は、レーザー光線照射手段4の光学系43や集光器44の清掃やメンテナンスを実施したり、新品の光学系43や集光器44に交換したりする。
In the notification step, when it is determined that the shape of the laser spot LS is not appropriate as described above, the display unit, the lamp, the alarm, and the like which are not shown in the figure are controlled by the control means 60 to notify that it is not appropriate. At this notification timing, the operator cleans and maintains the
以上のように、本実施の形態の検出方法では、レーザースポットLSの撮像結果に基づきレーザースポットLSの形状が適正か否かを制御手段60で判定することができる。これにより、オペレータによる目視を行わなくてよくなり、オペレータの熟練度によって検出精度が不安定になることを防ぐことができ、精度良く安定してレーザースポットLSの形状を検出することができる。また、オペレータの目視に比べて判定に要する処理時間を短縮することができ、検出の効率化を図ることができる。
As described above, in the detection method of the present embodiment, the
しかも、ウェーハWのアライメントで用いる撮像手段50を用いてレーザースポットLSを検出でき、かかる検出のためのセンサや撮像機器を増設しなくてもよくなり、装置構成の簡略化を図ることができる。 In addition, the laser spot LS can be detected by using the imaging means 50 used for the alignment of the wafer W, and it is not necessary to add sensors and imaging equipment for such detection, and the apparatus configuration can be simplified.
更に、本実施の形態の検出方法におけるレーザースポット形成ステップにて、判定ステップによる判定用のレーザースポットLSが形成される前に、上述した膨張時間を経過させている。これにより、レーザー光線が通過する構成部分にデブリ等の不純物が付着したにも拘らず、構成部分が膨張前でレーザースポットLSを適正とした判定がなされることを回避できる。この結果、適正とした判定後、製品用のウェーハWの加工でレーザー光線が通過する構成部分が発熱して膨張し、レーザースポットLSが不適正に形成されることを防止することができる。 Furthermore, in the laser spot formation step in the detection method of the present embodiment, the above-described expansion time is allowed to elapse before the determination laser spot LS in the determination step is formed. Accordingly, it is possible to avoid the determination that the laser spot LS is appropriate before the constituent portion is expanded even though impurities such as debris are attached to the constituent portion through which the laser beam passes. As a result, it is possible to prevent the laser spot LS from being improperly formed due to heat generation and expansion of the component through which the laser beam passes in the processing of the product wafer W after the determination as appropriate.
図5及び図6は、レーザースポットの撮像結果の例を示す図であり、撮像画像を線図として表したものである。図5は、適正と判定される場合のレーザースポットを示し、図6は、適正でないと判定される場合のレーザースポットを示す。そして、図5及び図6ともに、(a)がパルスレーザー光線照射開始時であり上述した膨張時間の経過前、(b)が膨張時間中間時、(c)が膨張時間経過直前となり、(a)から(c)に経時的に並べている。 5 and 6 are diagrams illustrating examples of imaging results of laser spots, and represent captured images as diagrams. FIG. 5 shows a laser spot when determined to be appropriate, and FIG. 6 shows a laser spot when determined not appropriate. 5 and 6, (a) is the time when the pulse laser beam irradiation starts and before the above-described expansion time has elapsed, (b) is the intermediate expansion time, (c) is immediately before the expansion time has elapsed, and (a) To (c).
図5では、縦長の角丸四角形状となるレーザースポットの輪郭が照射開始から終了まで略一定となり、レーザースポットが適正に形成されている。この場合、上記実施の形態のようにレーザースポットを検出しても、判定ステップにおいてレーザースポットの形状が適正と判定される。 In FIG. 5, the contour of the laser spot having a vertically long rounded square shape is substantially constant from the start to the end of irradiation, and the laser spot is properly formed. In this case, even if a laser spot is detected as in the above embodiment, the shape of the laser spot is determined to be appropriate in the determination step.
図6では、レーザースポットの輪郭が照射開始位置では適正となるもののパルスレーザー光線の照射が進行するに従って輪郭が変形したり歪んだりしてしまい、レーザースポットが適正に形成されていない。これは、レーザー光線照射手段4の集光器44や光学系43にデブリ等の不純物が付着した影響でレンズ等が膨張したことが一因であり、膨張するとレーザースポット形状が必ずしも照射開始時の意図した形状に集光されなくなる。この場合において、上記実施の形態のようにレーザースポットを検出した場合、判定ステップにおいて図6の(c)のレーザースポットの形状が適正でないと判定される。従って、上記実施の形態では、レーザースポットの形状に歪みが生じたときに、撮像結果に基づいて適正なレーザースポットを形成できるか否かを容易に把握することができる。
In FIG. 6, although the contour of the laser spot is appropriate at the irradiation start position, the contour is deformed or distorted as the irradiation of the pulse laser beam proceeds, and the laser spot is not properly formed. This is partly due to the expansion of the lens and the like due to the influence of impurities such as debris on the
図5及び図6のようにレーザースポットを形成して上記のように適正診断ステップを実施するにあたり、仮に、図5及び図6それぞれの(a)の状態(照射開始時)で類似度を80、しきい値(70〜90)とする。このとき、図5の(b)では類似度79、図5の(c)では類似度78となり、しきい値(60〜100)の範囲内となるのでレーザースポットの形状が適正と判定される。一方、図6の(b)では類似度70、図6の(c)では類似度50となり、(c)の膨張時間経過直前にてしきい値(60〜100)の範囲を下回るので、レーザースポットの形状が適正でないと判定され、レンズ等のメンテナンスが必要になると把握できる。 In forming the laser spot as shown in FIGS. 5 and 6 and performing the appropriate diagnosis step as described above, it is assumed that the degree of similarity is set to 80 in the state (a) of FIGS. 5 and 6 (at the start of irradiation). , And a threshold value (70 to 90). At this time, the similarity 79 is shown in FIG. 5B and the similarity 78 is shown in FIG. 5C, and the laser spot shape is determined to be appropriate because it falls within the range of the threshold value (60 to 100). . On the other hand, the degree of similarity is 70 in FIG. 6B, and the degree of similarity is 50 in FIG. 6C, which falls below the threshold (60-100) range immediately before the expansion time of FIG. 6C. It can be determined that the shape of the spot is determined to be inappropriate and maintenance of the lens or the like is necessary.
なお、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。 The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various changes, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the technical idea of the present invention. Furthermore, if the technical idea of the present invention can be realized in another way by technological advancement or another derived technique, the method may be used. Accordingly, the claims cover all embodiments that can be included within the scope of the technical idea of the present invention.
上記実施の形態では、判定ステップにおいてパターンマッチングを利用して理想のレーザースポット形状との類似度を算出したが、2つのレーザースポット形状の類似度の算出方法は、それらの相関の程度が算出できる限りにおいて、特に限定されずに種々の方法を採用することができる。 In the above embodiment, the similarity with the ideal laser spot shape is calculated using pattern matching in the determination step, but the method of calculating the similarity between the two laser spot shapes can calculate the degree of correlation between them. As long as it is not limited, various methods can be adopted.
また、レーザースポット形成ステップでは、上記の膨張時間経過後にパルスレーザー光線の照射を再開してレーザースポットLSを形成したが、膨張時間の影響を受けずにレーザースポット形状が不純物等で変形する場合には、膨張時間を確保しなくてもよい。 Further, in the laser spot forming step, after the above expansion time has elapsed, the irradiation of the pulse laser beam is resumed to form the laser spot LS. However, when the laser spot shape is deformed by impurities or the like without being affected by the expansion time, The expansion time may not be ensured.
また、撮像手段50は、レーザースポットLSの検出とウェーハWのアライメントとで兼用する場合を説明したが、それぞれに専用の撮像手段を設けることを妨げるものでない。 Moreover, although the case where the imaging means 50 is used for both the detection of the laser spot LS and the alignment of the wafer W has been described, it does not preclude providing a dedicated imaging means for each.
以上説明したように、本発明は、レーザースポット形状が適正でないと容易に判定できるという効果を有し、被加工物にレーザー光線を照射して形成されたレーザースポットの形状を検出する際に有用である。 As described above, the present invention has an effect of easily determining that the laser spot shape is not appropriate, and is useful for detecting the shape of a laser spot formed by irradiating a workpiece with a laser beam. is there.
1 レーザー加工装置
3 チャックテーブル(保持手段)
4 レーザー光線照射手段
20 加工送り手段
42 レーザー光線発振手段
43 光学系
44 集光器
50 撮像手段
60 制御手段
61 記憶手段
LS レーザースポット
S 隙間
TS 検査用ウェーハ
W ウェーハ(被加工物)
1
4 Laser beam irradiation means 20 Processing feed means 42 Laser beam oscillation means 43
Claims (2)
該保持手段上に検査用ウェーハを載置する検査用ウェーハ載置ステップと、
該検査用ウェーハ載置ステップを実施した後に、該検査用ウェーハ上面に集光点を位置づけて該検査用ウェーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射して隣接するレーザースポット間に隙間を介在させて連続して照射し、複数のレーザースポットを形成するレーザースポット形成ステップと、
該レーザースポット形成ステップを実施した後に、該撮像手段によりレーザースポットを撮像し、該制御手段により撮像したレーザースポット画像から該レーザースポットの輪郭を抽出し、予め記憶手段に記憶されている理想のレーザースポット形状の輪郭との類似度を算出し、該類似度がしきい値を下回る場合に、該レーザースポット形状は適正でないと判定する判定ステップと、
該判定ステップで該レーザースポット形状が適正でないと判定された場合に、その旨を報知する報知ステップと、から構成されるパルスレーザー光線のスポット形状検出方法。 Holding means for holding the workpiece, laser beam irradiation means for irradiating the workpiece held by the holding means with a laser beam, and processing for moving the holding means and the laser beam irradiation means relative to each other in the processing feed direction A feeding means; an imaging means for imaging the upper surface of the workpiece held by the holding means; and a control means. The laser beam irradiation means includes a laser beam oscillation means for oscillating a pulse laser beam, and the laser beam oscillation. A condenser for condensing the pulsed laser beam oscillated by the means and irradiating the workpiece held by the holding means; and a laser beam oscillating means disposed between the laser beam oscillating means and the condenser In the laser processing apparatus comprising an optical system for transmitting the laser beam, the pulse laser oscillated by the laser beam oscillation means A spot shape detecting method of the pulsed laser beam for detecting the linear spot shape,
An inspection wafer mounting step of mounting an inspection wafer on the holding means;
After performing the inspection wafer mounting step, a condensing point is positioned on the upper surface of the inspection wafer, and a pulse laser beam having a wavelength that absorbs the inspection wafer is irradiated to form a gap between adjacent laser spots. A laser spot forming step in which a plurality of laser spots are formed by continuously irradiating through
After performing the laser spot forming step, the laser spot is imaged by the imaging means, the contour of the laser spot is extracted from the laser spot image taken by the control means, and an ideal laser stored in the storage means in advance. A step of calculating similarity with the contour of the spot shape, and determining that the laser spot shape is not appropriate when the similarity is below a threshold;
A method for detecting the spot shape of a pulsed laser beam, comprising: a notifying step for notifying the fact when the determining step determines that the laser spot shape is not appropriate.
In the laser spot forming step, when impurities are attached to the optical system or the collector, when the pulse laser beam passes through the optical system and the collector, the member in the passage path of the pulse laser beam generates heat and expands. 2. The method of detecting a spot shape of a pulsed laser beam according to claim 1, wherein a laser spot is formed on the inspection wafer after a predetermined time has elapsed.
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